Pritaikomi driežas iliustruoja pagrindinį evoliucinį procesą, pasiūlytą prieš šimtmetį

Nuotykiai Amerikoje 106: VAIKŲ MUZIEJUS, Salt Lake City, Juta (Birželis 2019).

Anonim

Didžiojoje Mojave dykumoje esančių šaligatvių driežasčių yra tamsių ir rudų ženklų, kurie puikiai derina dykumos aplinką. Vis dėlto Pisgah Lavos srautu randama labai skirtinga šaligatvių driežas, kurios juodos kaip jų uolienos.

Kaip gyvuliai įsiveržia į naują aplinką, kuri skiriasi nuo tų, kurių evoliucija jiems sukūrė puikiai pritaikytas adaptacijas? Lavos srautu šviesios spalvos driežas turėtų būti lengvai prigludęs prie plėšrūnų, taigi kaip jie išgyveno pakankamai ilgai, kad išsivystytų tamsesnė spalva?

Vienas paaiškinimas yra tas, kad daugelis gyvūnų savybių nėra fiksuotos, tačiau gali pasikeisti per savo gyvenimą. Šis "fenotipinis plastiškumas" leidžia atskiriems gyvūnams pakeisti savo išvaizdą ar elgseną pakankamai, kad išgyventi naujoje aplinkoje. Ilgainiui populiacijoje atsirado naujos adaptacijos, skatinančios išgyvenimą dėl genetinių pokyčių ir natūralios atrankos, veikiančios gyventojus kartoms. Po psichologo Jameso Marko Baldwino, kuris pristatė idėją 1896 m. Paskelbtame svarbiame dokumente, vadinamas "Baldwin efektu".

Mokslininkai, tyrinėjantys šonines blizgesias "Pisgah Lava Flow" driežas, dabar išsamiai aprašė šį procesą. Jie parodė, kaip individualios driežai gali pakeisti spalvas naujoje aplinkoje, kad taptų tamsesnės dėl lavos; jie nustatė genus, kurie reguliuoja spalvą ir skiriasi tarp lavos ir už jos esančių populiacijų; ir jie nustatė, kad genetiniai gyventojų pokyčiai, pritaikyti prie lavos srauto, sukuria tuos driežnes tamsesnes nei kiti. Jų išvados, paskelbtos Rugsėjo 6 d. Dabartinėje biologijoje, gali būti labiausiai išsamus Baldwin efekto laukinių populiacijų pavyzdys.

"Tai senoji ir labai galinga idėja, ir dabar mes turime genetinius įrodymus, kaip tai vyksta laukinėje gamtoje", - sakė bendraautorius Barry Sinervo, UC Santa Cruz ekologijos ir evoliucinės biologijos profesorius.

"Sinervo" jau daugiau kaip 30 metų studijavo Kalifornijoje esančias šaligatvines driežas. Pirmasis autorius Ammon Corl, kuris uždirbo savo daktaro laipsnį. Sinervo laboratorijoje dabar yra UC Berkeley "Zoologijos stuburų muziejus". "Corl" teigė, kad jis iš pradžių sužinojo apie "Pisgah" driežas iš nepaskelbtų Ph.D. darbas bendradarbiaujant Claudia Luke, dabar Sonomos valstybiniame universitete.

"Claudia suprato, kaip plastikas yra jų spalvos, ir aš išbandžiau genetinius pokyčius, kurie paveikė spalvą Pisgah populiacijoje", - sakė "Corl". "Baldwin prognozavo, kad plastiškumas leidžia organizmams kolonizuoti naują aplinką, o tada jie gamina naujas adaptacijas natūralia atranka. Tačiau iki šiol trūko genetinių priemonių, rodančių, kad tai vyksta lauko sąlygomis."

Kai mokslininkai perkelti iš vienos fono į kitą (pvz., Nuo smėlio iki lavos uolos) šaligatvių driežas, spalvos pokyčiai pradeda pasirodyti per savaitę, o palaipsniui spalvos pasikeitimai tęsiasi ir mėnesius po to. "Atrodo, kad yra lėtas, palaipsniškas tamsaus melanino pigmento kaupimasis", - sakė "Corl".

Abiejose lizdų populiacijose esančios drąsos ir lavos srautas turi tokią plastiškumą, leidžiančią spalvas keisti, perkeldami į naują aplinką. Tačiau dvi populiacijos taip pat turi paveldimus pigmentacijos skirtumus. Genetinė analizė parodė skirtumus tarp dviejų populiacijų dviejų genų, dalyvaujančių reguliuojant melanino gamybą.

Tyrėjai iš dviejų populiacijų išvedė driežas, išvedė palikuonis į bendrą aplinką ir išmatavo palikuonių spalvą. Šie eksperimentai parodė, kad su melaninu susijusių genų pokyčiai koreliuoja su driežų ėduonių tamsumu.

Lavos srauto aplinkinių šoninių ėduonių genetinis ėminių ėmimas parodė, kad lavos populiacijoje rasti genų variantai apsiriboja tik tokia populiacija, todėl galima teigti, kad šie variantai atsirado dėl lavų gyvenančių driežų, kurios buvo paplitusios šioje populiacijoje. Demografiniai modeliavimo tyrimai parodė, kad naujos mutacijos atsirado tūkstančius metų po lavos srauto, apie 22 tūkstančius metų.

"Mes ištyrėme visas šalutines driežas, netgi kituose lavos srautuose, o šie genetiniai variantai yra rasti tik Pisgah, todėl mes žinome, kad tai kur jie atsirado", - sakė Sinervas. "Tai yra genai, kurie reguliuoja spalvą kontroliuojant melanino gamybos būdą, bet sudėtingai." Pisgah "varliagyviai geriausiai atitinka bet kurios populiacijos lavos spalvą, tačiau jie vis dar gali grįžti į smėlį ir sutapti su visiškai kitokiu fonas ".

Individuali driežas gali būti labai spalvinga. "Tam tikrais būdais nuostabu, kad natūralus pasirinkimas vis dar veikia tiek daug plastiškumo. Viskas, ko reikia, yra šiek tiek neatitikimo, ir tai gali pakeisti gyvenimą ir mirtį", - sakė Corl. "Visuomenėje vis dar skiriasi, todėl mes veikiame šių genų gamtos atrankos metu. Dabar galime atlikti tolesnius lauko ir laboratorijos tyrimus, siekiant geriau suvokti, kaip plastinės savybės formuojasi evoliucija."

menu
menu